[发明专利]利用胁迫条件提高啤酒废酵母海藻糖得率的环保生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，特别涉及一种利用胁迫条件提高啤酒废酵母海藻糖得率的环保生产方法。

背景技术

海藻糖是由两个葡糖糖分子以1,1-糖苷键构成的非还原性双糖，广泛分布于细菌、真菌和动植物体内。在生物体内，它不仅作为结构成分和能量物质存在，而且在高寒、高温和干燥失水等胁迫条件下，对生物体组织和生物大分子具有特异性保护作用。由于其独特的生物学功能，它在食品、分子生物学、医药、化妆品、农业等方面具有广阔的应用前景。虽然海藻糖的资源广泛，但是能够大量积累海藻糖的物种并不很多，而且海藻糖是生物体对抗逆境的一种代谢应激物，一旦外部环境适宜，海藻糖又会迅速降解，给制备带来一定困难。目前海藻糖的生产方法主要有酶转化法、发酵法、微生物抽提法、基因工程法、化学合成法等。

海藻糖在酵母中的含量最大，因此传统的生产方法主要是从酵母中提取，活性干酵母中虽然海藻糖含量较高，且具有细胞活性，但由于其自身成本较高，限制了其应用。而啤酒废酵母成本较低，传统方法直接将废酵母泥，经除杂脱苦得干净酵母泥，干制酵母粉；或将干净酵母泥加自溶剂（甚至强酸强碱）自溶，自溶后离心得沉淀用来生产以葡聚糖为主的多糖，自溶后离心的上清一般直接放掉，内含海藻糖，既浪费资源又造成了环境污染，有些虽然提取了海藻糖但得率较低。从酵母细胞内提取海藻糖，大都采用乙醇回流提取工艺。但是该传统方法大多表现为提取时间太长、海藻糖收率很低、杂质溶出过多等诸多问题。

由于海藻糖酶同样存在于酵母内，且为代谢应激物，因此提高海藻糖提取率的关键是给酵母菌一定的胁迫条件，使其产生大量的海藻糖，同时抑制海藻糖酶的活性。

发明内容

本发明提供了一种利用胁迫条件提高啤酒废酵母海藻糖得率的环保生产方法，为解决现有技术中海藻糖的提取时间长、提取率低、杂质溶出过多不易提纯的问题。

本发明的技术方案为：。

一种利用胁迫条件提高啤酒废酵母海藻糖得率的环保生产方法，包括以下步骤：

1）微波处理

将脱苦纯化的酵母泥置于微波炉中处理1~5min；

2）热处理

向经微波处理的酵母泥中加入纯水以悬浮酵母细胞，在100~150℃下热处理30~90min；

3）蜗牛酶处理

冷却步骤2）所得酵母悬浮液后，加入蜗牛酶，并在30~45℃下搅拌2~5小时，以破坏酵母细胞的细胞膜；

4）超声波破碎处理

对步骤3）所得酵母悬浮液进行超声波破碎处理至酵母细胞裂解，释放出海藻糖；

5）海藻糖的提取与纯化

离心步骤4）所得溶液，离心所得上清液采用超滤膜超滤，超滤透过液过酸碱柱，通过酸碱柱的液体为海藻糖收集液，在所述海藻糖收集液中抽提海藻糖并进行纯化，得纯化的海藻糖。

其中，步骤1）中微波处理的目的在于提供一种胁迫条件，以促进生产更多海藻糖；步骤2）中100~150℃下热处理30~90min，热处理的早期有利于海藻糖的产生（高温也是一种胁迫条件），但是长时间高温可破坏酵母细胞结构，杀死酵母细胞，使海藻糖酶失活，该步骤中温度和时间的选择非常关键，一方面要在酵母细胞被破坏前产生更多的海藻糖，另一方面要及时抑制海藻糖酶的活性；步骤3）中加入蜗牛酶，可以破坏酵母细胞的细胞膜，便于海藻糖的释放，提高得率；步骤4）中超声波破碎处理有利于细胞破裂，溶出海藻糖；步骤5）中离心所得沉淀可用于制备酵母膏；步骤5）中超滤膜超滤除去大分子，过酸碱柱去除离子、小分子物质和离子型色素。

优选的，步骤1）中脱苦纯化的酵母泥的获得包括以下步骤：向啤酒废酵母泥中加纯水，经80~100目筛过滤得酵母悬浮液；向所得酵母悬浮液中加入酒石酸或碳酸氢钠，使酒石酸的质量分数为2~8%或碳酸氢钠的质量分数为0.1~0.5%，搅拌30~90min脱苦，离心弃上清液；水洗脱苦后的酵母泥并过300目筛，再次水洗，离心得纯化脱苦的酵母泥。水洗脱苦后的酵母泥并过300目筛既避免了粘度过大不方便过滤，又能滤除残留的部分固型物。

优选的，所述微波炉的功率为300W~600W。使用功率相对较低的微波炉，可给予一定的应激刺激时间，以防止酵母菌快速失活降低海藻糖的产量。

作为优选，步骤2）中酵母泥与纯水的质量比为1:3。 

优选的，按照每克脱苦纯化的酵母泥中加入0.5~2mg蜗牛酶的标准加入蜗牛酶。

作为优选，步骤3）中加入蜗牛酶后，在37℃下搅拌3~4小时，搅拌速度为100~200rpm。